面向一流本科專業(yè)建設(shè)的ねㄐ旁理教學改革思考與實踐

曹超 邢建平 亓海鳳 郭海君

摘?要：為了完成國家級一流本科專業(yè)建設(shè)要求，文章簡要介紹了通信原理課程教學改革的背景和意義，在實際教學中對教學內(nèi)容、教學方法和考核方式進行了教學改革，堅持“以本為本”原則，完成“立德樹人”根本任務，根據(jù)學院培養(yǎng)方案，合理刪減教學內(nèi)容，加強課程思政建設(shè)，因材施教革新教學模式，使用新型信息化教學工具等措施，所積累的教學經(jīng)驗將有助于建設(shè)國家級一流本科專業(yè)，對培養(yǎng)復合型優(yōu)秀人才發(fā)揮積極作用。

關(guān)鍵詞：一流本科專業(yè)建設(shè);通信原理;教學改革

通信原理是全國高校信息領(lǐng)域的一門專業(yè)課程，特別是電子信息、通信類專業(yè)中的一門極為重要的專業(yè)核心課，也是山東大學微電子學院集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。教育部于2019年4月啟動一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”，于2019—2021年建設(shè)10000個左右國家級一流本科專業(yè)點和10000個左右省級一流本科專業(yè)點。國家級一流專業(yè)建設(shè)分“兩步走”實施：報送的專業(yè)第一步被確定為國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點;教育部組織開展專業(yè)認證，通過后再確定為國家級一流本科專業(yè)，建設(shè)新工科等示范本科專業(yè)[1]。2019年我院的集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)入選國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點，體現(xiàn)了學院大力推進專業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)、持續(xù)開展專業(yè)建設(shè)優(yōu)化改進的階段性成果。在一流本科專業(yè)建設(shè)過程中，通信原理作為專業(yè)基礎(chǔ)課承擔了較為重要的人才培養(yǎng)任務。本學院集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)教學中使用了國防工業(yè)出版社出版的普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，由西安電子科技大學樊昌信、曹麗娜等老師編著的《通信原理》（第六版）教材[2]，學期內(nèi)共安排了理論授課48學時，實驗8周。課程內(nèi)容繁多，學時相對有限，實際教學中如何根據(jù)學時合理分配教學內(nèi)容，改進教學設(shè)計，讓學生最大化地掌握知識和培養(yǎng)能力和素質(zhì)成為一項重大挑戰(zhàn)。面對這一挑戰(zhàn)，已有多所高校采用了多種方式，開展了各類針對性的教學改革活動[36]。因此，通信原理課程組的老師們極其重視，在近幾年的教學實踐過程中，以本學院集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的培養(yǎng)方案為綱，面向國家級一流本科專業(yè)建設(shè)任務，堅持“以本為本”原則，貫徹“立德樹人”根本任務，積極進行教學改革，探索新型教學模式。在教學過程中高度重視本科生的意見和建議，解決教學中遇到的各種問題，不斷反思，持續(xù)改進教學各個環(huán)節(jié)，積累了一些經(jīng)驗，總結(jié)如下，以饗讀者。

一、通信原理課程的特點和教學問題

通信原理課程在本學院中主要作為集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)必修課，作為微電子科學與工程專業(yè)的專業(yè)選修課。該課程介紹通信技術(shù)的基本概念、原理和主流技術(shù)，通過講授本課程，要求學生掌握信息傳輸、交換的基本原理和通信系統(tǒng)的基本分類及相應通信系統(tǒng)性能指標和分析方法，能夠利用所學知識分析和解決電子系統(tǒng)設(shè)計中，特別是通信系統(tǒng)中復雜工程問題，并可通過文獻研究分析問題并得出結(jié)論，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學習打下扎實基礎(chǔ)。該課程特點突出，一方面內(nèi)容繁多艱深，高度抽象，具有很強的理論性;另一方面工程應用豐富，發(fā)展日新月異，又具有很強的實踐性。因此導致該課程教學難度較大，學生掌握情況差，特別是解決復雜工程問題、研發(fā)設(shè)計等能力的培養(yǎng)上面挑戰(zhàn)巨大。具體而言：在理論學習過程中，存在大量復雜難懂的數(shù)學公式和嚴密繁多的推導過程，高度依賴學生在之前學習的高等數(shù)學、概率論和數(shù)理統(tǒng)計、信號與系統(tǒng)等前序的平臺基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中對應內(nèi)容的識記、掌握及應用情況。而通信技術(shù)作為當前信息時代的重要推動力量，工程技術(shù)應用發(fā)展極為迅速，涌現(xiàn)了豐富而新穎的工程實踐內(nèi)容，是課程的“源頭活水”，比如5G、WiFi6、THz、NBIoT、Stralink為代表的全球低軌衛(wèi)星星座通信系統(tǒng)等等。

二、改革措施

在2018、2019連續(xù)兩個學年的教學實踐中通信原理課程組的各位老師做了一些教學探索和教學改革，主要表現(xiàn)在通信原理課程的教學內(nèi)容、教學方法和考核方式上。

（一）在教學內(nèi)容上

（1）為了解決通信原理課程中數(shù)學基礎(chǔ)知識要求高，數(shù)學公式復雜和推導過程困難繁瑣的問題，與前序的平臺基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，如信號與系統(tǒng)、高頻電子線路、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、高等數(shù)學等課程做好銜接。合理安排《通信原理》中第二章“確知信號”和第三章“隨機過程”的課時和難度，在教學過程中對學生進行課前測試或調(diào)查問卷，第一時間掌握并分析學生的學情，及時調(diào)整教學策略和方法。在教學中，發(fā)布教學相關(guān)的閱讀資料、線上音視頻資源、例題和習題，強調(diào)這兩章的重點和難點內(nèi)容，確保學生對后續(xù)章節(jié)必?需的概念、知識和典型的數(shù)學技巧有足夠的掌握。結(jié)合最新的通信工程應用實踐及時更新并調(diào)整第一章“緒論”和第四章“信道”內(nèi)容，在模擬調(diào)制系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)和新型數(shù)字帶通調(diào)制技術(shù)等幾個方面安排布置更多的教學課時和精力。

（2）為了貫徹“立德樹人”根本任務，統(tǒng)籌推進學生的全面發(fā)展，實現(xiàn)知識傳授、價值塑造和能力培養(yǎng)的多元統(tǒng)一。在通信原理課程的教學內(nèi)容上做了優(yōu)化、調(diào)整和重新編排，增加并突出了課程思政的相關(guān)內(nèi)容，介紹了通信技術(shù)發(fā)展歷史過程中各個杰出的科學家和工程師做出的各類有益探索，在這波瀾壯闊通信技術(shù)發(fā)展史中提高學生的學習興趣，加強科學思維培養(yǎng)。突出強調(diào)了中國通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，比如中國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變遷，特別是中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)經(jīng)過“三步走”戰(zhàn)略，經(jīng)歷了從北斗一號到北斗三號的建設(shè)，完成了全球組網(wǎng);比如以華為、中興為代表中國通信企業(yè)從落后崛起，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，從通信行業(yè)的跟隨者到現(xiàn)在的領(lǐng)跑者等內(nèi)容，幫助學生更好地理解工程教育認證中的“工程與社會”和“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”等內(nèi)容，激發(fā)學生的學習動力，塑造學生的價值觀。

（3）為了緊跟通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和豐富的工程實踐，教學中適當?shù)卦黾恿俗钚碌耐ㄐ偶夹g(shù)的介紹和討論，比如5G、MIMO、LIFI、空天地一體化通信等內(nèi)容，讓學生體會通信原理知識的在實際工作、生產(chǎn)生活中巨大的應用價值，感受通信技術(shù)、特別是數(shù)字通信技術(shù)發(fā)展演進的海量應用和巨大的經(jīng)濟社會價值。